【正文】 動(dòng)再次按開機(jī)鍵，液晶屏又返回至 開機(jī)畫面。 H 1 H 2K M 2 K M 3K M 1K M 4油 泵 截 割二 運(yùn)風(fēng) 機(jī)2 2 0 V供 電2 4 V供 電漏 電 閉鎖漏 電 閉鎖K M 5 K M 6 K M 7K M 8繼 電 器 板H 0油 泵計(jì) 時(shí)截 割計(jì) 時(shí)K A 1 0 . 1K M 1 . 3 K M 2 . 3K A 6 . 1 K A 7 . 1 K A 8 . 1 K A 9 . 1K A 3 . 2K A 4 . 2K A 5 . 2 K A 1 1 . 1Q F 1 2E L 1 3 ( 2 2 0 V )E L 1 2 ( 1 2 0 V )E L 1 1 ( N )T 7 圖 控制回路原理圖 工作原理 系統(tǒng)送電后，液晶屏顯示生產(chǎn)公司的信息，同時(shí)開關(guān)箱視窗內(nèi)的指示燈齊亮，檢查指示燈有無(wú)損壞，稍后熄滅， PLC 檢測(cè)真空管是否粘連， 若正常主控器端子 CZ227 輸出 AC220V， 漏檢繼電器 KM KM8 吸合，進(jìn)行各回路漏電、粘連檢測(cè)，如系統(tǒng)正常則按順序進(jìn)行以下操作。 PLC 接受瓦斯傳感器動(dòng)作信號(hào)，斷開 CZ21 CZ220,停前級(jí)電源。 SB1SB3 為緊急停止按鈕， SB1 裝在操作箱上，和設(shè)在整機(jī)油箱前側(cè)的緊急停止按鈕 SB2 一樣作為總急停，按下總急停主控器端子 CZ225 無(wú) AC220V 輸出， KM5 斷電，切斷 220V 供電，各電機(jī)將不能啟動(dòng)。 PLC 外部接線圖如圖 。 注意：根據(jù)系統(tǒng)工作電壓切換熔斷器 FU1FU2。 ～ 1 1 4 0 V～6 6 0 V+MG+MGF U 34AF U 24AF U 12AW 1 / 6 6 0KB2 4 VT 1 1T 1 0Q F 41 0 A1 0 0 ? / 5 WT9 T8Q F 31 0 AK M 6E L 2H L 1H L 2H L 32 4 V +C Z 1 82 4 V G2 4 V +C Z 1 72 4 V G3 . 3 K / 5 W1 2 0 V 1 0 0 VT7 T 6 T5 Q F 2 5 AQ F 15AK M 5E L 1 控制電源主要由電源變壓器 KB、熔斷器 FU1FU斷路器 QF1QF漏電檢測(cè) ELK1ELK2 和接觸器 KM KM6 共 同組成對(duì) 220V、 120V 和 24V 回路漏電檢測(cè)并斷電保護(hù)，通過(guò)按復(fù)位按鈕可以重新供電。 控制電源 控制電源主要是提供電控系統(tǒng)各等級(jí)工作電壓。 對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，從限制多次重燃過(guò)電壓的角度 出發(fā)， R 和 C 的數(shù)值選擇方法如下 : C=(1~2} 0C R=1/ 3 (1+ 0C /C) 00/CL 式中 0C 為電機(jī)的固有電容， 0L 為從電源到電機(jī) 的線路電感。從而降低過(guò)電壓的上升幅度。這樣，一方面可減小負(fù)載特征阻抗 CtLt/ ， 以減小過(guò)電壓的幅值。比較兩類產(chǎn)品性能上的優(yōu)點(diǎn)，氧化鋅產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)主要在能量吸收能力強(qiáng)，可以用于防雷電等大電流沖擊；阻容吸收器的優(yōu)點(diǎn)主要在于起始工作電壓低，可有效吸收小電流沖擊對(duì)設(shè)備的影響。電流互感器 TA1TA12 檢測(cè)各回路電流，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送可編程控制器，通過(guò)程序?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行保護(hù)，并通過(guò)顯示窗和液晶屏顯示故障原因。通過(guò)控制回路分別閉合真空接觸器 KM1KM4，油泵、截割、二運(yùn)、風(fēng)機(jī)電機(jī)便可運(yùn)轉(zhuǎn)。主電路圖見圖 。開關(guān)箱視窗內(nèi)設(shè)有發(fā)光管能夠顯示 32 種故障信息，與液晶屏可以獨(dú)離工作。掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)以可編程控制器 (以下簡(jiǎn)稱 PLC)為核心，對(duì)油泵、截割、二運(yùn)、風(fēng)機(jī)四個(gè)電機(jī)的過(guò)壓、欠壓、短路、超溫、過(guò)載、過(guò)流、三相不平衡、電機(jī)絕緣進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)、并具有低壓漏電、瓦斯保護(hù)、水流異常等功能。 電控系統(tǒng)組成 掘進(jìn)機(jī)電控設(shè)備主要是由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)箱 KXJ4258(21203)/1140(660)E(以下簡(jiǎn)稱開關(guān)箱 )和礦用本質(zhì)安全型操作箱 CX44/12E(以下簡(jiǎn)稱操作箱 )兩部分組成， 和 BAL136/127150 礦用隔爆電鈴； DGY35/24B隔爆型照明燈； BZA110/241ZS 隔爆型壓扣急停按鈕以及油泵電機(jī)、截割電機(jī)、二運(yùn)電機(jī)、風(fēng)機(jī)電機(jī)等組成了掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)。啟動(dòng)電機(jī)時(shí)首先啟動(dòng)油泵，待油泵啟動(dòng)正常后其他電機(jī)才能啟動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)須按下復(fù)位按鈕鍵復(fù)位然后才能啟動(dòng)電機(jī)，該按鍵還具有第二功能，可以查詢故障記錄（升序查詢）和修改系統(tǒng)工作電壓（ 660/1140 選擇） 。操作箱上還有急停按鈕、復(fù)位按鈕、開機(jī)鍵和油泵、截割、二運(yùn)、風(fēng)機(jī)開停按鍵等按鍵。主腔內(nèi)配有主盤安裝板，主電路的電器原件基本上都安裝在該板上，主盤板占據(jù)了主腔大部分空間，其上裝有控制回路斷路器、交流真空接觸器、電流互感器、零序電流互感器以及漏電閉鎖檢測(cè)等元件。其隔爆殼體是用鋼板焊制的兩個(gè)通過(guò)接線端子相互連接的獨(dú)立腔體。 使用工作條件； a) 海拔高度不超過(guò) 2020 米； b) 周圍環(huán)境溫度 5℃ ~+40℃； c) 周圍空氣相對(duì)濕度不大于 95％（＋ 25℃）； d) 能承受掘進(jìn)機(jī)的振動(dòng)，與水平安裝傾斜度不超過(guò) 15176。由 PLC 組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)主要不同點(diǎn)見表。允許操作者和 PC 系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用， 可以實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)工作狀態(tài)、報(bào)警類型等其他工作狀態(tài)參數(shù)指標(biāo)， 以便作決策和調(diào)整。 PLC 的故障自診斷功能大大提高了 PLC 系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。 9：故障自診斷功能 PLC 可以對(duì)系統(tǒng)配置、硬件設(shè)置、指令合法性、網(wǎng)絡(luò)通信的進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況報(bào)警并記錄顯示故障類型。通信接口按標(biāo)準(zhǔn)的硬件借口和相應(yīng)的通信協(xié)議完成通信任務(wù)的處理。 7：通信和聯(lián)網(wǎng)功能 現(xiàn)在的 PLC 具有 RS232， RS485 或現(xiàn)場(chǎng)總線等通信接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程 I/O控制，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái) PLC 聯(lián)網(wǎng)和通信?？梢赃M(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)移位、數(shù)據(jù)顯示和打印、數(shù)據(jù)通信等功能，如加減乘除、乘方、開方、與或、異或、求反等操作。此外還具有溫度測(cè)量接口，可以直接連接各種熱電阻和熱電偶。 PLC 可以接模擬量輸入和輸出模擬量信號(hào)，模擬量一般為 4mA～ 20mA 的電流、 1V～ 5V 或 0V～ 10V 的電壓。在新一代的 PLC 中，可以采用 IEC 規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言 — 順序功能圖編寫用戶程序，使 PLC 在實(shí)現(xiàn)按照事件或輸入狀態(tài)的順序控制相應(yīng)輸出的時(shí)候更加簡(jiǎn)便。計(jì)數(shù)器的實(shí)際計(jì)數(shù)值也可以通過(guò)人機(jī)對(duì)話裝 置實(shí)時(shí)讀出或修改。如需對(duì)頻率較高的信號(hào)進(jìn)行技術(shù)，則需要選用高速計(jì)數(shù)器模塊，其最高計(jì)數(shù)頻率可達(dá) 50KHz。但計(jì)數(shù)器分為普通計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器、高速計(jì)數(shù)器等類型，以完成不通用途的計(jì)數(shù)控制。 3：計(jì)數(shù)控制 PLC 具有計(jì)數(shù)控制功能，同樣可為用戶提供幾十個(gè)甚至上千個(gè)計(jì)數(shù)器。 2：定時(shí)控制 PLC 具有定時(shí)控制功能，可為用戶提供幾十個(gè)甚至上千個(gè)定時(shí)器。 PLC 既可以用于單機(jī)或多機(jī)控制，又可以用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。 PLC 具有與、或、非、異或和觸發(fā)器等邏輯運(yùn)算功能。 PLC 把微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和繼電器控制技術(shù)融合在一起，兼具計(jì) 算機(jī)的功能完備、靈活性強(qiáng)、通用性好以及繼電器接觸器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、維修方便的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ，維修方便 PLC 的功能 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工程實(shí)踐， PLC 上述特點(diǎn)越來(lái)越為廣大工程技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)和接受，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、化工、機(jī)械、鋼鐵、交通、電力、輕工、礦山、水利、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域，包括從單機(jī)自動(dòng)化到工廠自動(dòng)化，從機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。 PLC 的特點(diǎn) PLC 是在微處理器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的控制器，是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子控制裝置。 。手持終端、工業(yè)終端和PC 都可以作為編程器 /監(jiān)視器。 /監(jiān)視器。它是系統(tǒng)的核心，不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出 . 。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊、機(jī)架等，這些模塊可以按照一定順序組合配置成一個(gè)完整的 PLC。 的組成和分類 從結(jié)構(gòu) PLC 可分為固定式和組合式 (模塊式 )兩種。經(jīng)過(guò)五十年的發(fā)展，它已經(jīng)成為了通用的自動(dòng)化控制裝置，將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)，可靠性高、使用靈活方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛并逐步深入到各行各業(yè)中去。 3： 80 年代后期，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的價(jià)格大幅度下降，各種 PLC 采用的微處理器的性能普遍提高。在硬件上增加了模擬量 I/O 、遠(yuǎn)程 I/O 和各種特殊功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、 PID 模塊、定位控制模塊和通信模塊等。采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元，使 PLC 的功能大大曾強(qiáng)。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器，并采取了一定措施，以提高系統(tǒng)抗干擾能力。 1：早期的 PLC 作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物，其主要功能只是執(zhí)行原先有繼電器完成的順序控制和定時(shí) /計(jì)數(shù)控制等任務(wù)。伴隨著微處理器的出現(xiàn)和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)字通信技術(shù)的不斷進(jìn)步， PLC 取得了迅速的發(fā)展。 2 基于 PLC 的掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng) 可編程控制器（ PLC）的概述 的發(fā)展過(guò)程和方向 PLC 的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等密切相關(guān)。更換 PLC 控制系統(tǒng)，在接線較多的情況下容易出現(xiàn)接線錯(cuò)誤。 (8)由于采用專用插頭連接，使其拆卸力便不易出錯(cuò)。 (5)它是基于 CANBUS 總線開發(fā)的產(chǎn)品，當(dāng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)較多或信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)可以使用多個(gè)控制器組網(wǎng)，節(jié)省接線、提高可靠性、并且靈活性和可擴(kuò)展性大大加強(qiáng)； (6)它的 I/0 設(shè)計(jì)獨(dú)具匠心，一針多能，既可做開關(guān)量輸入，也可以做模擬量輸入，既可做 PWM 或開關(guān)量輸出也可以做開關(guān)量輸入，一個(gè)型號(hào)便可以有無(wú)數(shù)種組合滿足無(wú)數(shù)種需要，使用更力便、更經(jīng) 濟(jì) 。 EPEC 專用運(yùn)動(dòng)控制器是基于長(zhǎng)期惡劣環(huán)境如高震動(dòng)、溫度變化劇烈和濕度較大等條件下可靠地工作而開發(fā)的，是一種集 可編程控制器、比例放大器、模擬量輸入 A/D 模塊、繼電器輸出等功能于一身的高性能工程機(jī)械專用控制器。 主控器控制系統(tǒng)以 EPEC 專用控制器為核心，通過(guò) can 總線接受操作箱的控制信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部程序運(yùn)算控制繼電器輸出，實(shí)現(xiàn)個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)和停止。另外 一種采用專用的運(yùn)動(dòng)控制器作為主控器，人機(jī)界面采用工業(yè)觸摸屏。 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)掘進(jìn)機(jī)電氣控制技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已趨于基本成熟，目前有兩種典型的電控系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。 PLC 電控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，其中有主回路、可控電源電路和控制電路等。 基于 PLC 的掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和工作原理。 研究?jī)?nèi)容 基于國(guó)內(nèi)外掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 ,本文以 EBZ135 型掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹電控系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)硬件、工作原理和軟件的設(shè)計(jì)。奧地利和日本在研制掘進(jìn)機(jī)電控設(shè)備的過(guò)程中，不但注重采用高 可靠性的電子元部件，而且也十分重視避震裝置研究，以減少主機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)加速度與沖擊對(duì)電控設(shè)備的影響，從而進(jìn)一步提高電氣元部件的可靠性。在 S100 和 S200 掘進(jìn)機(jī)上采用雙速切割電動(dòng)機(jī)的切割電動(dòng)機(jī)功率為 100/60kw，總電動(dòng)機(jī)容量 145kw，電壓等級(jí) 660 均以及自動(dòng)功率調(diào)速裝置等新技術(shù)，使電控設(shè)備適應(yīng)機(jī)器切割硬煤巖的能力顯著提高。部分電子保護(hù)裝 置和輔助繼電器是德國(guó)西門子公司的，可靠性較高。奧地利阿爾卑尼公司 (VOESTALPINE)的 AM50 掘進(jìn)機(jī) (切割電動(dòng)機(jī)功率 100kw，總電動(dòng)機(jī)容量 163kw，電壓等級(jí) 660V)，其電控設(shè)備在我國(guó)煤礦井下使用一年內(nèi)不需大修。同時(shí)，電氣控制技術(shù)又是與微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)等密切聯(lián)系在一起的。 各國(guó)早期研制的掘進(jìn)機(jī)都是采用傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制。如煤科總院太原 研究院的 EBZ120 掘進(jìn)機(jī)用電控箱采用電流傳感器 (變送器 )作為電流取樣單元，信號(hào)直接輸人作為主控器件的 PLC 等工業(yè)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)流、過(guò)載、斷相保護(hù)，減少了中間環(huán)節(jié)，并充分利用 PLC 的高可靠性，大大提高了電子保護(hù)和系統(tǒng)的可靠性。一些新的控制要點(diǎn)得到應(yīng)用 :延緩換相操作速度，采用提前釋放、延時(shí)投人檢測(cè)等措施，提高系統(tǒng)抗干擾、抗沖擊能力 。普遍采用寬電壓范圍的 PLC、保護(hù)模塊、接觸器、和繼電器，用寬輸人電壓范圍的直流電源作為保護(hù)裝置的供電電源，使電控設(shè)備的性能大大提高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接線少、可 靠性高且易于維護(hù)和檢修。其主要特征是 : 1)主回路升級(jí)到 1 140V，并且實(shí)現(xiàn)了 660/1 140V 雙電壓等級(jí)的電控箱，滿足各類用戶的要求。 國(guó)內(nèi)外